由可再生原料制成的可生物降解聚合物纤维制造技术

本发明专利技术涉及一种由可再生原料制成的具有良好物理性能的可生物降解聚合物纤维、其制备方法及其用途。方法及其用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】由可再生原料制成的可生物降解聚合物纤维


[0001]本专利技术涉及一种由可再生原料制成的具有良好物理性能的可生物降解聚合物纤维、其制备方法及其用途。

技术介绍

[0002]聚合物纤维，即基于合成聚合物的纤维，在工业上大规模生产。在这里，作为基础的合成聚合物通过熔体纺丝工艺进行加工。为此，热塑性聚合物材料被熔化并通过挤出机以液态引入纺丝束中。熔融材料从该纺丝束送入所谓的喷丝喷嘴。喷丝喷嘴通常具有设有多个孔的喷丝板，纤维的各个毛细管(长丝)从这些孔中挤出。除了熔体纺丝工艺，湿法或溶剂纺丝工艺也用于生产纺丝纤维。在这里，不是熔体，而是一种合成聚合物的高粘度溶液通过带有细孔的喷嘴挤出。本领域技术人员将这两种工艺称为所谓的多点纺丝工艺。
[0003]以这种方式生产的聚合物纤维用于纺织和/或技术应用。在此有利的是，聚合物纤维在水性体系中具有良好的分散性，例如在湿法成网无纺布的生产中。此外，对于纺织应用有利的是，聚合物纤维具有良好的机械强度，例如为了在纤维后处理中发挥良好作用，例如在输送线上的拉伸中。此外，对于纺织应用有利的是，聚合物纤维、特别是无纺布形式的聚合物纤维具有低的热收缩率。
[0004]对于各自的最终用途或必要的中间处理步骤，例如拉伸和/或卷曲，聚合物纤维的改性或整理通常通过施加合适的整理剂或上浆剂来进行，这些整理剂或上浆剂被施加到已完成或待处理的聚合物纤维的表面上。
[0005]另一可能性是可以对聚合物骨架本身进行化学改性，例如通过在聚合物主链和/或侧链中引入起阻燃作用的化合物。
[0006]此外，添加剂如抗静电剂或有色颜料可以引入到熔融的热塑性聚合物中或在多点纺丝工艺过程中引入到聚合物纤维中。
[0007]聚合物纤维的分散行为尤其受合成聚合物的性质的影响。特别是在由热塑性聚合物制成的纤维的情况下，在水性体系中的分散性因此受到施加到表面的整理剂或上浆剂的影响和调节。
[0008]最近，人们还在努力寻找这样的纤维体系：它一方面满足上述要求并且还由可再生原料制成，另一方面在后续应用中尽可能不需要改变或仅需小的改变，以便现有的工艺和设施可以继续使用。

技术实现思路

[0009]因此，存在提供由可再生原料制成的聚合物纤维的目标，其一方面应具有良好的物理性能，从而可以进行良好的纤维后处理，例如在输送线上拉伸，并且该聚合物纤维还具有低的热收缩率，并且另一方面是可生物降解的。此外，有利的是，由可再生原料制成的聚合物纤维具有良好的分散性，特别是长期分散性，它即使在长时间储存后仍然存在。
[0010]上述目标通过根据本专利技术的双组分聚合物纤维实现，其中纤维包括组分A(芯)和
组分B(皮)，组分A中的热塑性聚合物的熔点比组分B中的热塑性聚合物的熔点高至少5℃，并且形成组分A的纤维材料具有生物聚合物A并且形成组分B的纤维材料具有生物聚合物B。
[0011]根据本专利技术的双组分聚合物纤维在纺丝工艺之后通常以丝束的形式存放，接着通过特定方法在输送线上进行拉伸和后处理。丝束也可以直接进一步加工，并且可以完全或部分省去将丝束装入所谓的罐中。
[0012]特定生物聚合物的组合，即组分A(芯)和组分B(皮)的组合，结合特定的拉伸，导致根据本专利技术的双组分聚合物纤维，其也具有低的热收缩率。
[0013]聚合物
[0014]根据本专利技术使用的聚合物是基于所谓的生物聚合物的热塑性缩聚物。
[0015]在本专利技术中，术语“热塑性聚合物”表示可在特定温度范围内、优选在25℃至350℃范围内(热塑性)变形的塑料。该过程是可逆的，即只要不因过热而开始材料的所谓热分解，就可以通过冷却和再次加热到熔融状态来任意多次重复。这是热塑性聚合物与热固性塑料和弹性体的不同之处。
[0016]在基于所谓的生物聚合物的热塑性缩聚物中，合成生物聚合物，特别是可熔纺合成生物聚合物是特别优选的。
[0017]在本专利技术中，术语“合成生物聚合物”是指由生物原料(可再生原料)组成的材料。这是与传统的石油基材料或塑料例如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和聚氯乙烯(PVC)的区别。
[0018]根据本专利技术的双组分纤维由可生物降解的合成生物聚合物生产，其中术语可生物降解例如根据ASTM D5338
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15(Standard Test Method for Determining Aerobic Biodegradation of Plastic Materials Under Controlled Composting Conditions,Incorporating Thermophilic Temperatures,ASTM International,West Conshohocken,PA,2015,www.astm.org)确定。
[0019]生物聚合物A(芯)
[0020]形成组分A的合成生物聚合物A是脂肪族聚酯，特别是包含乳酸、羟基丁酸和/或乙醇酸、优选乳酸和/或乙醇酸、特别是乳酸的重复单元的生物聚合物。在此特别优选聚乳酸。
[0021]脂肪族聚酯是指通常具有至少约50mol％的脂肪族单体的那些聚酯，在一些实施方案中优选至少约60mol％，并且在特别优选的实施方案中为至少约70mol％。
[0022]“聚乳酸”在此是指由乳酸单元组成的聚合物。此类聚乳酸通常通过乳酸的缩合生产，但也可通过丙交酯在合适条件下的开环聚合获得。
[0023]根据本专利技术特别合适的聚乳酸包括聚(乙交酯
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共
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L
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丙交酯)、聚(L
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丙交酯)、聚(L
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丙交酯
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共
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s
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己内酯)、聚(L
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丙交酯
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共
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乙交酯)、聚(L
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丙交酯
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共
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D,L
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丙交酯)、聚(D,L
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丙交酯
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共
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乙交酯)和聚(二氧环己酮)。此类聚合物可例如从Boehringer Ingelheim Pharma KG公司(德国)以商品名GL 903、L 206 S、L 207 S、L 209 S、L 210、L 210 S、LC 703 S、LG 824 S、LG 855 S、LG 857 S、LR 704 S、LR 706 S、LR 708、LR 927 S、RG 509 S和X 206 S商购。
[0024]对于本专利技术的目的特别有利的聚乳酸特别是聚
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D
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乳酸、聚
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L
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乳酸或聚
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D,L
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乳酸。
[0025]术语“聚乳酸”通常是指乳酸的均聚物，例如聚(L
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乳酸)、聚(D
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乳酸)、聚(DL<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种双组分聚合物纤维，其中所述纤维包含组分A(芯)和组分B(皮)，并且(i)组分A中的热塑性聚合物的熔点比组分B中的热塑性聚合物的熔点高至少5℃，并且(ii)形成组分A的纤维材料具有生物聚合物A并且形成组分B的纤维材料具有生物聚合物B，(ii)生物聚合物A是脂肪族聚酯，优选是包含乳酸重复单元的生物聚合物，并且生物聚合物B是脂肪族聚酯，其中，生物聚合物B和生物聚合物A在它们的化学结构方面不同，其特征在于，所述双组分聚合物纤维具有在110℃下测得的在0％至10％范围内的干热收缩率。2.根据权利要求1所述的聚合物纤维，其特征在于，所述生物聚合物A和所述生物聚合物B各自是根据ASTM D5338
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15的可生物降解的合成生物聚合物。3.根据权利要求1或2所述的聚合物纤维，其特征在于，所述生物聚合物A包含乳酸、羟基丁酸和/或乙醇酸的重复单元、优选乳酸和/或乙醇酸的重复单元、特别是乳酸的重复单元。4.根据权利要求1、2或3所述的聚合物纤维，其特征在于，所述生物聚合物A是数均分子量(Mn)为至少500g/mol，优选至少1000g/mol，特别优选至少5000g/mol，适宜地至少10,000g/mol，特别是至少25,000g/mol的聚乳酸。5.根据权利要求1至4中一项或多项所述的聚合物纤维，其特征在于，所述生物聚合物A是数均分子量(Mn)为至多1,000,000g/mol，优选至多500,000g/mol，特别是至多100,000g/mol的聚乳酸。6.根据权利要求1、2或3所述的聚合物纤维，其特征在于，所述生物聚合物A是重均分子量(Mw)在750g/mol至5,000,000g/mol范围内，优选在5,000g/mol至1,000,000g/mol范围内，特别优选在10,000g/mol至500,000g/mol范围内，特别是在30,000g/mol至500,000g/mol范围内的聚乳酸，并且优选地这些聚合物的多分散性在1.5至5的范围内。7.根据权利要求1至6中一项或多项所述的聚合物纤维，其特征在于，所述生物聚合物A是具有在25℃、0.1％聚合物浓度下在氯仿中测量的在0.5dl/g至8.0dl/g范围内，优选地在0.8dl/g至7.0dl/g范围内，特别是在1.5dl/g至3.2dl/g范围内的固有粘度的聚乳酸。8.根据权利要求1至7中一项或多项所述的聚合物纤维，其特征在于，所述生物聚合物A具有大于20℃，优选大于25℃，尤其大于30℃，特别优选大于35℃，特别是大于40℃的玻璃化转变温度。9.根据权利要求1至8中一项或多项所述的聚合物纤维，其特征在于，所述生物聚合物B具有至少10,000道尔顿，特别是至少12,000道尔顿，特别优选至少12,500道尔顿且至多120,000道尔顿，特别是至多100,000道尔顿，特别优选至多80,000道尔顿的数均分子量(Mn)。10.根据权利要求1至8中一项或多项所述的聚合物纤维，其特征在于，所述生物聚合物B具有至少50,...

【专利技术属性】
技术研发人员：约尔格，
申请(专利权)人：特雷维拉股份有限公司，
类型：发明
国别省市：